一种基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高盐水淡化及多种废水处理的系统，特别是一种基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统。
【背景技术】
[0002]高盐水净化主要是指对海水的淡化处理，由于淡水资源短缺问题正日益影响国民经济和社会的可持续发展，海水淡化是解决沿海地区水资源短缺问题的有效途径。目前工业上广泛应用的海水淡化方法主要分为膜法(反渗透R0)和热法(多级闪蒸MSF与低温多效MED)两类。海水淡化的水回收率是影响其成本的主要因素，传统反渗透海水淡化工程的系统回收率一般为30%-40% ;热法海水淡化工程的系统回收率一般为15-40% ;回收率是RO系统设计中一个非常关键的参数，决定着进水处理系统(取水、预处理系统和高压栗)的尺寸和占地面积，回收率也是热法海水淡化装置设计中的关键参数之一。提高系统回收率，意味着能够降低进水系统的处理水量、降低耗电量和化学药品的用量，最终降低成本。
[0003]但RO系统回收率的提高一般需要较高的操作压力，由此带来较快的膜污染和频繁的膜元件清洗与更换，而热法淡化系统回收率的提高需要较高的操作温度，由此带来换热管壁的结垢和换热效率的下降。同时上述两种方法的能耗也相当大，增加了运行成本，降低海水淡化的收益率，甚至投入高于效益，限制了海水淡化的使用。除此之外，RO系统仅起到过滤浓缩的作用，向外排出大量的高含盐、高富氧化的浓水，浓水的排放又会导致二次污染、出水氮磷等营养盐含量高的问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耦合光生物反应器、光合微生物脱盐电池、超临界水氧化反应处理垃圾和废水多套工艺，使各工艺的产物加入其它工艺中作为反应材料，使整套系统的能量能够进行内循环、有效去除氮磷、无二次污染的基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统。
[0005]本实用新型决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
[0006]1、一种基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统，其特征在于:包括高盐水预处理装置、光生物反应器、浓缩池、光生物脱盐电池、固态垃圾预处理装置、污水预处理装置、超临界水氧化反应系统;所述超临界水氧化反应系统包括反应器、浆化混合器;所述高盐水预处理装置、光生物反应器、浓缩池依次连接;在光生物反应器内接种耐盐微藻，在浓缩池中设置介电电泳膜；
[0007]所述光生物脱盐电池包括阴极室、阳极室、脱盐室和槽体，所述阴极室、阳极室及脱盐室均设置于槽体内，相互之间通过阳极膜进行间隔，所述脱盐室位于阴极室与阳极室之间，所述浓缩池的液体输出端连接光生物脱盐电池的脱盐室;所述阳极室内部添加胞外产电细菌，并在其中插入阳极电极;所述阴极室内部添加微藻并插入涂有催化剂涂层的阴极电极;所述脱盐室中设置一组由电容极板构成的电容组，所述电容极板分为正电容极板和负容电容极板，正电容极板与负电容极板穿插放置，相邻的两电容极板间放置绝缘层，负电容极板与所述阳极电极连接，正电容极板与所述阴极电极连接
[0008]所述阴极室的藻液输出端连接浓缩池的入口；浓缩池的藻体输出端、固态垃圾预处理装置、污水预处理装置均连接至所述浆化混合器，浆化混合器的出口连接所述反应器的物料入口。
[0009]所述反应器的超临界蒸汽出口连接所述蒸发器的热蒸汽入口，浓盐水出口和所述光生物脱盐电池的浓缩液出口连接蒸发器的冷水入口，蒸发得到无机盐结晶后回收，产出的水蒸气作为纯水回收;光生物脱盐电池的脱盐室的产水出口连接过滤装置的入水口，所得过滤水可作为工业用水排出。
[0010]所述超临界水氧化反应系统的超临界蒸汽经过蒸发器换热转换成低温含水气体，后连接至压力能回收装置及气液分离装置，经压力能回收及气液分离之后输出纯水和C02，CO2与所述经蒸发器结晶的无机盐一同加入至光生物反应器中参与藻类培养，蒸发器剩余热量输送至光生物反应器。
[0011 ]所述的浓缩池为设置有介电电泳膜系统的浓缩池，介电电泳膜系统包括多个介电电泳膜元件，每个介电电泳膜元件包括两片膜片，及两膜片之间的产水腔中设置的介电电泳电极组，介电电泳电极组分为分别连接电源的不同输出端的两组电极，不同组的电极间隔设置;所述光生物脱盐电池的阳极电极和阴极电极之间连接浓缩池介电电泳电极组的两组电极，为浓缩池进行供电。
[0012]所述的光生物反应器为柱式、管式、板式、气升式、开放池或它们的组合，内置底部多点式曝气装置。
[0013]所述光生物脱盐电池的阳极电极由碳纤维和钛丝制成，所述光生物脱盐电池的阴极电极上覆盖涂抹碳铂催化剂的导电碳布。
[0014]所述的光生物脱盐电池的电容极板为活性碳布纤维电容极板。
[0015]所述光生物脱盐电池的脱盐室的电容组四周留有能使阳极室中产生的质子流动至阴极室中参与氧化还原反应的空间。
[0016]所述的阴极室的体积为阳极室的1.5?2倍。
[0017]所述的阴极室、阳极室、脱盐室的体积比为1.55:1.0:0.9。
[0018]所述阳极膜采用两张阳离子交换膜交叠，阳离子交换膜为透过率不小于90%的工业用电渗析阳离子交换膜，厚度为0.2?0.5mm，爆破强度不小于0.3Mpa，所述绝缘层采用两层塑料网交叠。
[0019]本实用新型的优点和有益效果为:
[0020]1、本实用新型的基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统，在光生物反应器内对耐盐微藻的驯化培养，克服了原生生物、细菌等在藻类培养中的污染问题，实现了微藻生物量的累积并显著降低了出水氮磷值，提升了出水水质，采用光合电容脱盐微生物脱盐电池在脱盐的同时，产生的电能通过变压器为介电电泳膜系统持续供电；浓缩藻液同有机垃圾、污泥及其他生物质经过研磨粉碎后进入进入超临界水氧化系统，为其处理COD值较低的难降解废水做热量补充，超临界水氧化系统产生的多余热量传送至蒸发器，通过加热蒸发加速盐类结晶速率。余下的热量回用至光反应器，实现反应器内温度的调节，克服藻类生长的季节性限制，同时超临界水氧化系统产生的部分无机盐、CO2回收至光反应器中，促进微藻的生长。整个工艺体系耗能低，功能多样，在能源及物质最大程度的循环利用的同时，实现了高盐废水/污染海水的脱盐-去污-生物量累积，降低了传统工艺将脱盐与去除分开的处理成本。
[0021]2、本实用新型的基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统，由于高盐水/海水具有较高的盐含量，对水体中原生动物、致病菌等微生物的生长具有一定抑制作用，因此整个工艺不用考虑微生物的污染作用。在光生物反应器中，经过驯化后的耐盐微藻可以很好适应高盐环境，利用水体中的营养元实现自身生物量的快速累积。
[0022]3、本实用新型的基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统，在光生物脱盐电池中，尚盐废水进入脱盐室，富含营养物质的废水进入阴、阳极室，在阳极室中，胞外广电细菌氧化有机污染物产生电子和质子(H+);阴极室中利用微藻在进行光合作用释放出氧气代替传统的空气阴极，通过吸收光能和污水中氮磷等营养物质实现自身生长并产生氧气，并在催化剂的作用下，接收质子(H+)、电子生成稳定的氧化还原产物(H2O);从而在阴阳电极之间连接的电容组极板间产生电场，推动脱盐室中离子的去除。本实用新型无需外加电压，即可实现电能输出、去除水中重金属、氮磷脱除、分解C0D、高盐污水淡化、获取微藻生物质等高附加值广品等功能。
[0023]4、本实用新型的基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统，当电容电极接近吸附饱和时，将阴阳两生物电极反接到电容电极上，通过改变电极板的极性，使电极上吸附的离子脱附进入溶液中并随冲洗液一同排放，既实现电容极板上盐离子的原位去除，并且在电容极板再生的过程中，阴、阳两极室的反应也持续进行，污水处理可连续化进行。
[0024]5、本实用新型的基于微藻的多技术耦合净化高盐水系统，由于H+可以通过阳极膜，在三室之间穿梭，达到了平衡三室pH值的作用，从而避免了由于离子转移造成的阴极室、阳极室内液盐度和PH不均衡的问题，为